DE2121022A1 - Rupturing of tissue cells - tapered homogeniser rotor allows fine adjustment of clearance - Google Patents
Rupturing of tissue cells - tapered homogeniser rotor allows fine adjustment of clearanceInfo
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Abstract
Description
Vorrichtung zum Aufschließen von Gewebezellen (Zusatz zu DBP ...... (Patentanmeldung p2102481.7) ) Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufschließen von Gewebezellen mittels eines Durchflußhomogenisators, in welchem die in Suspension zugeführten Gewebezellen zwischen einem rotierenden Kolben und der feststehenden Innenwand eines Hohlzylinders aufgeschlossen werden und der rotierende Kolben derart von einer abdichtend gelagerten Antriebswelle angetrieben ist, daß er sich in dem Zellhomogenat unter selbsttätiger Achsausrichtung frei dreht, nach DBP ....... (Patentanmeldung P 210@ 481. 7) Der Durchflußhomogenisator nach dem Hauptpatent besitzt einen zylindrischen Teflon-Kolben, der innerhalb des Plohlzylinders drehbar ist und sich unter selbsttätiger Achsausrichtung so einstellt, daß sich eine über den Umfang, gleichmäßige Spaltbreite zwischen Kolben und Hohlzylinder ergibt. Dies hat den Vorteil einer selbsttätigen Justierung des Kolbens, die außerordentlich wichtig ist, weil eine Zwangs justierung wegen der geringen Spaltbreite von z.B. 60 Mikron nicht mit hinreichender Genauigkeit durchführbar ist. Durch die "schwimmende" Lagerung des Kolbens wird erreicht, daß sämtliche Zellen unabhängig von ihrer jeweiligen Lage am Kolbenumfang einer bestimmten Scherbeanspruchung ausgesetzt werden, so daß das entstehende Zellhomogenat die Zellbestandteile in gleichmäßiger Verteilung enthält.Device for disrupting tissue cells (addition to DBP ...... (Patent application p2102481.7)) The invention relates to a device for unlocking of tissue cells by means of a flow homogenizer, in which the in suspension supplied tissue cells between a rotating piston and the stationary one Inner wall of a hollow cylinder are unlocked and the rotating piston in such a way is driven by a sealingly mounted drive shaft that he is in the Cell homogenate rotates freely with automatic axis alignment, according to DBP ....... (patent application P 210 @ 481. 7) The flow homogenizer according to the main patent has a cylindrical one Teflon piston, which can be rotated inside the Plohl cylinder and is self-actuating Adjusts the axis alignment so that there is a gap width that is uniform over the circumference between piston and hollow cylinder results. This has the benefit of a automatic adjustment of the piston, which is extremely important because a Forced adjustment due to the small gap width of e.g. 60 microns is not sufficient Accuracy is feasible. Due to the "floating" mounting of the piston achieves that all cells regardless of their respective position on the piston circumference be exposed to a certain shear stress, so that the resulting cell homogenate which contains cell components in an even distribution.
Für unterschiedliche Anwendungszwecke ist es nötig, die Spaltbreite der Zeliengröße des zu untersuchenden Gewebes anzupassen, so daß normalerweise für jeden Hohlzylinder ein ganzer aus mehreren Kolben verschiedener Durchmesser bestehender Satz vorhanden ist, aus dem der jeweilige Kolben ausgesucht wird Es kann also bei häufig wechselnder Zellsuspension erforderlich sein, oftmals einen neuen Kolben einzusetzen, wozu jedes-mal zusätzliche Zeit benötigt wird.For different purposes it is necessary to adjust the gap width to adapt to the cell size of the tissue to be examined, so that normally for each hollow cylinder is a whole made up of several pistons of different diameters Sentence is available from which the respective piston is selected It can therefore be at Frequently changing cell suspensions may be required, often a new flask to be used, for which additional time is required each time.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Durchflußhojnogenisator zu schaffen, mit dem es möglich ist, Zellen unterschiedlicher Größe ohne zwischenzeitliche Stillsetzung aufzuschließen und die Spaltbreite exakt auf das gewünschte Maß einzustellen. Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Kolben mit stetig verändertem Durchmesser ausgebildet ist, dem der ebenfalls stetig veränderte Durchmesser des Hohlzylinders angepaßt ist, und daß eine den Kolben gegenüber dem Hohlzylinder axial verstellende und damit den Abstand zwischen Kolben und Hohlzylinder verändernde Stellvorrichtung vorsehen ist.The object of the present invention is to provide a flow homogenizer to create with which it is possible to use cells of different sizes without intermittent Unlock the shutdown and adjust the gap width exactly to the desired size. In a device of the type mentioned at the outset, this object is achieved by that the piston is designed with a constantly changing diameter, which also continuously changing diameter of the hollow cylinder is adapted, and that a piston axially adjusting with respect to the hollow cylinder and thus the distance between pistons and adjusting device changing the hollow cylinder is provided.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, die Spaltbreite während des Betriebes zu verändern und somit der aufzuschließenden Zellgröße anzupassen.With the device according to the invention it is possible to adjust the gap width to be changed during operation and thus to be adapted to the cell size to be disrupted.
Vorteilhaft ist der senkrechtstehende Kolben von einer nach oben wirkenden Feder unterstützt und liegt an einem an der Stellvorrichtung vorgesehenen Anschlag an. Die Stellvorrichtung dient dann nur dazu, den Kolben um ein vorbestimstes Maß nach unten zu drücken, um ihn in axialer Richtung festzulegen, damit die gewünschte Spaltbreite eingehalten wird. Während des Betriebes, bei dem das Vorhomogenat von unten her in den Raum zwischen Kolben und Hohlzylinder eingeführt wird, übt das Homogenat zusätzlich einen gewissen nach oben wirkenden Druck auf den Kolben aus, so daß jedenfalls in -Zusammenhang mit der Feder stets gewährleistet ist, daß-der Kolben an seinem oberen Anschlag anliegt, so daß die Spaltbreite nicht größer ist als die an der Stellvorrichtung bewirkte Einstellung es vorsieht. In der Regel wird man die Konstruktion so wählen, daß der Kolben sich von unten nach oben verjüngt, so daß der Innendurchmesser des Hohlzylinders sich von unten nach oben ebenfalls entsprechend verringert. Durch die Stellvorrichtung in Form einer Mikrometerschraube hindurch kann die an ihrem Ende mit einem Mehrkantkopf versehene Antriebswelle verlaufen.The upright piston is advantageous from an upward one The spring supports and rests against a stop provided on the adjusting device at. The adjusting device then only serves to move the piston by a predetermined amount down to set it in the axial direction so that the desired Gap width is maintained. During operation in which the pre-homogenate of is inserted down into the space between the piston and the hollow cylinder, this exercises Homogenate also exerts a certain upward pressure on the piston, so that at least in connection with the spring it is always guaranteed that the Piston rests against its upper stop so that the gap width is not larger than the setting effected on the adjusting device provides. Usually will choose the construction so that the piston tapers from bottom to top, so that the inner diameter of the hollow cylinder is also from bottom to top accordingly reduced. With the adjusting device in the form of a micrometer screw the drive shaft provided with a polygonal head at its end can run through it.
Damit ergibt sich eine gute bauliche Anordnung von Antriebswelle und Mikrometerschraube, die beide an der oberen Stirnseite des Gehäuses angebracht sein können.This results in a good structural arrangement of the drive shaft and Micrometer screw, both of which are attached to the upper face of the housing can.
-Die Steigung des Rotorkegels, auf die die Feineinstellung der Stellvorrichtung abgestimmt sein muß, beträgt bei einem der Praxis ausgeführten Durchflußhomogenisator etwa l:5D. Damit ergibt sich'eine ausreichend genaue Verstellmöglichkeit des kegelig ausgebildeten Kolbens.-The pitch of the rotor cone on which the fine adjustment of the adjusting device must be coordinated, amounts to a flow homogenizer carried out in practice about l: 5D. This results in a sufficiently precise adjustment option of conical piston.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die einzige Figur der Zeichnung an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is described below with reference to the single figure the drawing explained in more detail using a preferred embodiment.
Die Zeichnung ze einen Querschnitt durch einen Durchflußhomogenisator nach der Erfindung.The drawing shows a cross section through a flow homogenizer according to the invention.
Der mit 1 bezeichnete Kolben ist in Form eines nach oben sich verjüngenden Kegels ausgebildet, dessen Steigung 1:50 beträgt.Er besteht aus Teflon und besitzt an seiner oberen Stirnseite einen Stahleinsatz 8, in den das als Vierkant ausgebildete Ende der Antriebswelle 6 hineinragt. Der Einsatz 8 ist entsprechend der Form des Vierkantes ebenfalls mit einer vierkantigen oeffnung versehen.The piston denoted by 1 is in the form of an upwardly tapering one Cone with a pitch of 1:50. It is made of Teflon and has on its upper end face a steel insert 8, in which the square shaped The end of the drive shaft 6 protrudes. The insert 8 is according to the shape of the Square also provided with a square opening.
Die Passung ist so gewählt, daß der Kolben 1 entlang des Vierkantes in axialer Richtung verschoben werden kann.The fit is chosen so that the piston 1 along the square can be moved in the axial direction.
Die Axialverschiebung wird nach oben hin durch die Anschlagfläche 30 einer vertikal ausgerichteten Stellschraube 31, durch die die Antriebswelle 6 hindurchläuft, begrenzt. Die als Mikrometerschraube ausgebildete Stellschraube 31 ist innerhalb eines Feingewindes 32 in der oberen stirnseitigen Begrenzungsplatte 33 verstellbar.The axial displacement is upwards through the stop surface 30 of a vertically aligned adjusting screw 31 through which the drive shaft 6 runs through, limited. The adjusting screw 31 designed as a micrometer screw is within a fine thread 32 in the upper front boundary plate 33 adjustable.
Sie ist mit einer umlaufenden Skaleneinteilung 34 versehen, die der Feineinstellung dient, während die vertikale, -relativ zur Mikrometerschraube 31 feststehende Skala 35 für die Grobablesung bestimmt ist.It is provided with a circumferential scale division 34, which the Fine adjustment is used, while the vertical, relative to the micrometer screw 31 fixed scale 35 is intended for the rough reading.
Der Kolben 1 ist von einem Glaszylinder 2 mit geschliffener oder polierter Innenfläche umgeben, dessen Innendurchmesser sich entsprechend der Kegelsteigung nach oben hin verjüngt. Der Glaszylinder 2+stn einem ebenfalls zylindrischen Kühlmantel 3 aus Plexiglas umgeben, der zwei Stutzen 15 für die Kühlmittelzufuhr bzw. den Kühlmittelabfluß besitzt.The piston 1 is of a glass cylinder 2 with a ground or polished Surrounding inner surface, the inner diameter of which corresponds to the cone slope tapers towards the top. The glass cylinder 2 + is also a cylindrical one Cooling jacket 3 surrounded by plexiglass, the two nozzles 15 for the coolant supply and the coolant drain owns.
Der Glaszylinder 2 ist mit seinen stirnseitigen Rändern in umlaufende Nuten an der oberen Begrenzungsplatte 33 und der unteren Begrenzungsplatte 36 eingesetzt. Zur Abdichtung befinden sich in den Ringnuten Dichtungsringe 5. Die Abdichtung des Kühlmantels 3 gegenüber den stirnseitigen Begrenzungsplatten 33,36 erfolgt ebenfalls über in entsprechende Ringnuten eingesetzte 0-Ringe 5.The front edges of the glass cylinder 2 are in circumferential direction Grooves on the upper limit plate 33 and the lower limit plate 36 are used. Sealing rings 5 are located in the annular grooves for sealing purposes. The sealing of the Cooling jacket 3 opposite the frontal boundary plates 33,36 is also carried out via O-rings inserted in corresponding ring grooves 5.
Der Kolben 1 wird unter leichtem Federdruck nach oben gegen die Anschlagfläche 30 gedrückt. Der Federdruck wird von einer von unten zentrisch auf die Stirnfläche des Kolbens einwirkenden Feder 37 aufgebracht, so daß dafür gesorgt ist, daß der Kolben stets die von der Mikrometerschraube 31 vorgegebene Position einnimmt, und damit die Spaltbreite den gewünschten Wert erreicht.The piston 1 is pushed upwards against the stop surface under light spring pressure 30 pressed. The spring pressure is applied centrally from below to the face of the piston acting spring 37 applied, so that it is ensured that the The piston always assumes the position predetermined by the micrometer screw 31, and so that the gap width reaches the desired value.
Die stirnseitigen Begrenzungsplatten-33,36 sind durch parallel zur Kolbenachse verlaufende Verschraubungsstangen 11, von denen in der Zeichnung nur eine dargestellt ist, miteinander verspannt. hierdurch wird gleichzeitig der Glaszylinder 2 abdichtend zwischen den Begrenzungsplatten eingespannt. Um eine leichte Auswechselbarkeit zu erreichen, sind die Verschraubungsstangen 11 mit Griffköpfen 38 ausgestattet.The end-face limiting plates -33,36 are parallel to the Piston axis extending screw rods 11, of which only in the drawing one is shown, braced together. this also becomes the glass cylinder 2 clamped sealingly between the boundary plates. To be easily interchangeable To achieve this, the screwing rods 11 are equipped with handle heads 38.
Der Zufluß für das Vorhomogenat befindet sich an der der Kolbenunterseite gegenüberliegenden Begrenzungsplatte 36 in Form eines abgewinkelten Stutzens 39, der in einer Bohrung 40 der Standkonsole 41 angeordnet ist. Durch die Querbohrung 42 hindurch kann ein Schlauch auf den Stutzen 39 aufgesetzt werden.The inlet for the pre-homogenate is on the underside of the flask opposite limiting plate 36 in the form of an angled connection 39, which is arranged in a bore 40 of the stand bracket 41. Through the Cross hole 42 a hose can be placed on the connector 39.
Der Auslaufstutzen 12 befindet sich an der oberen Begrenzungsplatte 33, in die er eingeschraubt ist. Er besitzt einen aufrechtstehenden Teil in Form eines senkrechten Bolzens, an-dem die Skala 35 für die Grobablesung angebracht ist.The outlet nozzle 12 is located on the upper delimitation plate 33 into which it is screwed. It has an upright part in shape a vertical bolt on which the scale 35 is attached for the rough reading.
Während des Betriebes wird der Kolben 1 über die Antriebswelle 6 flexibel, beispielsweise über eine elastische Zwischenwelle,angetrieben, so daß er im aufsteigenden Homogenat frei rotieren kann. Der Abstand zwischen Kolben und Glaszylinder ist so gewählt, daß die größten Zellbestandteile - die Kerne (Durchmesser ca. 10 bis 20 Mikron)-ungehindert und unzerstört nach dem Abstreifen der Zellhülse den Homogenisierbereich von unten nach oben passieren können.During operation, the piston 1 becomes flexible via the drive shaft 6, for example via an elastic intermediate shaft, driven so that it is in the ascending The homogenate can rotate freely. The distance between the piston and the glass cylinder is like this chosen that the largest cell components - the nuclei (diameter approx. 10 to 20 Micron) -unhindered and undestroyed after the cell sleeve has been stripped off the homogenization area can happen from the bottom up.
Zur Berechnung der Krafteinwirkung auf ein durchströmendes Teilchen werden folgende Voraussetzungen gemacht:-1. Die Transportflüssigkeit hat eine konstante Temperatur und damit gleichbleibende Viskosität, 2. die Oberfläehen-Eigenschaften von Kolbenoberfläche und Glasinnenfläche sind in Bezug auf die anhaftende Flüssigkeit in etwa gleichzusetzen, 3. die Trägerflüssigkeit hat eine nicht sehr große Zähigkeit.To calculate the force acting on a flowing particle the following requirements are made: -1. The transport liquid has a constant Temperature and thus constant viscosity, 2. the surface properties of the piston surface and the inner surface of the glass are in relation to the adhering liquid to roughly equate, 3. the carrier liquid is not very viscous.
Unter.diesen Bedingungen gilt das Newton'sche Reibungsgesetz (zur Bestimmung der inneren Reibung von FlUssigkeiten und Gasen).Under these conditions, Newton's law of friction applies (for Determination of the internal friction of liquids and gases).
Bezeichnung: r1 = Kolbenradius und r2 = Glasrohrradius in gleicher Höhe, r2-r = .#r = Spaltbreite w = Winkelgeschwindigkeit des Kolbens.Designation: r1 = piston radius and r2 = glass tube radius in the same way Height, r2-r =. # R = gap width w = angular velocity of the piston.
v ist die örtliche Geschwindigkeit, F die Berührungsfläche zweier Schichten unterschiedlicher Geschwindigkeit, in diesem Falle die Partikeloberfläche und # die Viskosität.v is the local velocity, F the contact area of two Layers at different speeds, in this case the particle surface and # the viscosity.
Setzt man im Bereich zwischen r2 und rl die Ausbildung eines annähernd linearen Geschwindigkeitsgradienten voraus, so gilt in grober Näherung für die Berechnung der Scherkraft (K), die auf die Oberfläche eines Teilchens endlicher Größe wirkt: K - F dv (1) dar Für Teilchen, die den Spalt voll ausfüllen, gilt annähernd: K = #.F . V = #.F.rl.W (2) #r #r.If one sets in the area between r2 and rl the formation of an approximate linear speed gradients, then the following applies as a rough approximation for the calculation the shear force (K) acting on the surface of a particle of finite size: K - F dv (1) dar For particles that completely fill the gap, the following applies approximately: K = # .F. V = # .F.rl.W (2) #r #r.
Gelegentlich ist es notwendig, den Spalt so zu verengen, daß die Zellen beide Wandungen berühren, also zwischen Kolben und Glasrohr durch deren Oberflächen aufgerissen werden. Dieser Fall kann wegen des direkten Oberflächeneinflusses nur sehr ungenau rechnerisch erfaßt werden.Occasionally it is necessary to narrow the gap so that the cells touch both walls, i.e. between the bulb and the glass tube through their surfaces be torn open. This case can only because of the direct surface influence can be calculated very imprecisely.
Gleichung (2) gilt daher nur unter der Voraussetzung, daß'die Oberflächenwirkung verglichen mit der Kraft K der inneren Reibung vernachlässigbar ist.Equation (2) therefore only applies provided that the surface effect compared to the force K of the internal friction is negligible.
In anderen Fällen kommt es darauf an, die Zellen möglichst ohne Wandberührung im Kraftfeld des Geschwindigkeitsgradienten aufzuschließen. In diesem Fall bedient man sich zur Bestimmung der mittleren Krafteinwirkung auf die Zelle der Formel (1).In other cases it is important to keep the cells without touching the wall if possible to unlock in the force field of the velocity gradient. In this case, served to determine the mean force applied to the cell of the formula (1).
Die vorausgegangenen Berechnungen gelten nur, wenn eine Turbulenz in der aufsteigenden Suspension vermieden wird.The previous calculations only apply when there is turbulence is avoided in the rising suspension.
Dieser Umstand bedingt, daß Viskosität der Flüssigkeit, Kolbenradius, Oberflächeneigenschaften von Kolben und Glasrohr, Spaltbreite br und Umlaufgeschwindigkeit ver--bundene Größen sind und ihre jeweilige Variabilität auf einen begrenzten Bereich festgelegt ist.This fact means that the viscosity of the liquid, piston radius, Surface properties of the piston and glass tube, gap width br and speed of rotation related sizes and their respective variability are limited is fixed.
Die Vorhomogenisation erfolgt entweder mit einem Fleischwolf, wobei a) Gewebe in flüssigem Stickstoff und b) unterkühlte Frischgewebe zerkleinert wird, oder mit einem geeigneten Messerhomogenisator in 10- bis 20-fachem Volumen an Puffer.The pre-homogenization is done either with a meat grinder, with a) tissue is comminuted in liquid nitrogen and b) supercooled fresh tissue, or with a suitable knife homogenizer in 10 to 20 times the volume of buffer.
Für den Einsatz zur kontinuierlichen Homogenisation wird unabhängig von der Art des Vorhomogenisierens stets ein 10- bis 20-faches Volumen an Puffer gegenüber,Frischgewebe eingesetzt.For use for continuous homogenization becomes independent depending on the type of pre-homogenization, always a 10 to 20-fold volume of buffer opposite, fresh tissue used.
Claims (4)
Priority Applications (1)
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| DE19712121022 DE2121022A1 (en) | 1971-04-29 | 1971-04-29 | Rupturing of tissue cells - tapered homogeniser rotor allows fine adjustment of clearance |
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Publications (1)
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| DE (1) | DE2121022A1 (en) |
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1971
- 1971-04-29 DE DE19712121022 patent/DE2121022A1/en active Pending
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